Расчет надежности водохозяйственной системы
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ СООРУЖЕНИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ГИДРОУЗЛОВ
Методические указания для практических занятий и самостоятельной подготовки
Факультет экологии
Специальности: 280402 – природоохранное обустройство территорий
280302 – комплексное использование и охрана водных ресурсов
Вологда - 2011
УДК: 627.83
Эксплуатация природоохранных сооружений. Эксплуатация комплексных гидроузлов. Методические указания для практических занятий и самостоятельной подготовки – Вологда: ВоГТУ, 2011. - 54 с.
Указания содержат рекомендации по необходимым разделам, которые студенты специальностей 280302 и 280402 должны разработать при выполнении практических занятий и при самостоятельной подготовке. Приведены необходимые методики, расчетные схемы и зависимости, справочные данные по основным разделам.
Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ
Составитель: Чудновский С.М. – канд.техн.наук, доцент кафедры КИиОПР;
Рецензент: Уханов В.П - канд.географ.наук, доцент кафедры ГКиГ
ВВЕДЕНИЕ
Учебные планы специальностей 280402 – природоохранное обустройство территорий и 280302 – комплексное использование и охрана водных ресурсов предусматривают выполнение по курсам «Эксплуатация природоохранных сооружений» и «Эксплуатация комплексных гидроузлов» выполнение на практических аудиторных занятиях и при самостоятельной подготовке ряда расчетных работ.
Выбор исходных данных для каждой работы производится в соответствии с номером варианта. В описании каждой работы приведены рекомендации по выбору исходных данных.
Расчетная работа № 1.
Расчет надежности водохозяйственной системы.
1.1 Оценка надежности водохозяйственной системы заключается в определении закономерностей распределения случайных ветчин (отказов) этой системы. Определение закономерностей производится путем проведения экспериментов или сбора данных по наблюдению за поведением системы и ее элементов в течение определенного времени.
1.2 Вероятность безотказной работы системы определяется по формуле:
(1.1)
где 
- условная плотность вероятности;
- промежуток времени от начала работы системы до первогоотказа.
Если 
то система является высоконадёжной. В этом случае 
. Чемближе к единице, тем менее надёжной является водохозяйственная система.
1.3. Дано: элемент водохозяйственной системы, приведенный на
схеме (рис. 1).
Рис.1.1. Элемент водохозяйственной системы
Обозначения: 1 - приёмный клапан насоса; 2 - задвижки; 3 - насос; 4 - напорный водовод.
Снижение безотказной работы системыболее 0,7 считается отказом системы:
1.4. Исходные данные для выполнения расчётов приведены в таблице 1.1.
1.5.Требуется: определить суммарное значение интенсивности отказов и вероятности безотказной работы системы через 100, 1000, 2000,4000 и 8000 часов непрерывной работы.
Таблица 1.1.
Исходные данные.
| Показатели | Варианты | |||||||||
| Тип насоса | НДН | Д | НДС | В | НДН | Д | НДС | В | НДН | НДС |
| Диаметр чугунных труб, d, мм | ||||||||||
| Длина водовода, L,м |
1.6.1.Составляется структурная схема рассматриваемого элемента системы (рис.1.2.)
Рис. 1.2 Структурная схема рассматриваемого элемента системы
1.6.2. Расчет интенсивности отказов водохозяйственной системы сводится в таблицу 1.2.(пример).
Таблица 1.2
Расчет интенсивности отказов водохозяйственной системы
Пример
| Наименование конструктивных элементов системы | Число элементов N |  min | max | min∙ N | max∙ N |
| Приемный клапан | 0,02 | 0,08 | 0,02 | 0,08 | |
| Задвижки | 0,01 | 0,04 | 0,02 | 0,08 | |
| Насос типа НДН | 1,8 | 1,8 | |||
| Трубопровод чугунный, d =250мм, L = 500 м | 0,5 | 0,6 | 0,3 | 0,5 | |
| Итого: | ∑=2,14 | ∑=2,66 |
В графу 1 записываются все элементы структурной схемы (рис.1.1).
В графе 2 указывается количество отдельных элементов (длина трубопровода приводится в долях от километра).
В графы 3и4 записываются интенсивности отказов, которые принимаются по данным, приведенным в таблице 1.3. Из таблицы 1.2 видно, что вероятность безотказной работы системы находится в пределах:
Таблица 1.3.
Величины интенсивности отказов
| Тип оборудования |  |  |  | Интенсивность ремонтов |
| Приемные клапаны | 0,02 | 0,06 | 0,08 | |
| Задвижки с электроприводом | 0,1 | 0,6 | ||
| Насосы типов: | ||||
| НДН НДС Д В | 1,8 | 2,0 | 3,9 | |
| 1,6 | 2,0 | 3,2 | ||
| 1,7 | 2,2 | 3,7 | ||
| 2,0 | 3,5 | 4,6 | ||
| Трубы чугунные, диаметром, мм. | ||||
| 0,90 | 1,02 | 1,14 | ||
| 0,75 | 0,92 | 1,09 | ||
| 0,70 | 0,87 | 1,05 | ||
| 0,60 | 0,80 | 1,00 | ||
| 0,55 | 0,70 | 0,85 | ||
| 0,50 | 0,62 | 0,74 | ||
| 0,47 | 0,52 | 0,57 | ||
| 0,44 | 0,48 | 0,53 |
Продолжение таблицы 1.3
| 0,40 | 0,44 | 0,48 | ||
| 0,36 | 0,39 | 0,42 | ||
| 0,34 | 0,37 | 0,40 |
1.7. Расчет надежности системы для заданных часов работы сводится в таблицу 1.4.(пример)
Таблица 1.4
Расчет надежности системы
пример
| Время ,для которого определяется Р() | Р(t) |  | |
 |  | ||
| 0,9906 | 0,9794 | 2,66∙10-2  1 | |
| 0,9099 | 0,8130 | 0,266 ‹1 | |
| 0,8200 | 0,6620 | 0,532‹ 1 | |
| 0,6820 | 0,4405 | 1,064 ≈ 1 | |
| 0,4710 | 0,1920 | 2,128 › 1 |
Как видно из графы 4 таблицы 1.4, высоконадежной может быть система при времени работы до 100 часов. Заданная степень надежности обеспечивается также при работе в течение 1000 и 2000 часов. Надежность обеспечивается при работе системы в течение 4000 и 8000 часов.
Примечание: 
1.8 По данным граф 1,2,3 таблица 1.4 строится график пределов гарантированной работы системы (рис.1.3)
Рис. 1.3 График пределов гарантированной работы систем.
Из этого графика видно, что заданная вероятность безотказной работы системы обеспечивается в промежутке от 1600 до 3800 часов.
При меньшем количестве часов работы безотказная работа гарантируется, при большем числе часов работы – не гарантируется.
Расчетная работа № 2.